光动力灭活与光动力治疗病毒病原体：抗病毒效力、机制及转化边界的系统评价

《International Microbiology》：Photodynamic inactivation and photodynamic therapy for viral pathogens: a systematic review of antiviral efficacy, mechanisms, and translational boundaries

　　

背景与目的：病毒感染持续构成全球性威胁，其驱动因素包括新发病原体的出现以及抗病毒耐药性的不断上升。光动力灭活（PDI）与光动力治疗（PDT）通过光敏剂（PS）与光照产生活性氧（ROS），具有广谱抗病毒潜力。然而，关于其疗效的证据仍较为分散，且涵盖从体外病原体灭活到局部临床治疗等机制迥异的应用场景。本系统评价综合了光敏剂介导抗病毒效应、治疗应用及局限性的现有数据，并明确区分PDI（体外/环境灭活）与PDT（体内治疗）。 方法：本系统评价遵循PRISMA 2020指南开展。在PubMed、Scopus、Web of Science和Embase数据库中进行了全面的文献检索，纳入1990年1月至2026年4月间发表的研究。纳入标准为经同行评议的原始研究，评估光敏剂介导的PDI或PDT在体外、体内或临床环境中的抗病毒效应。不涉及光敏剂的直接紫外线照射研究或非光依赖性抗病毒机制研究被排除在主要证据综合之外。两名评审员独立筛选研究、评估合格性并提取数据。由于病毒靶标、光敏剂（PSs）、光照参数及结局指标存在显著异质性，研究结果采用叙述性综合方式呈现。偏倚风险评估采用与研究设计相适应的工具。 结果：在242条记录中，共纳入30项研究（22项体外/离体研究、4项动物研究及4项临床研究）。PDI对包膜病毒实现了多对数级减少，而非包膜病毒则需要更高的光敏剂浓度和光照剂量。常见光敏剂包括亚甲蓝、卟啉类、酞菁类、玫瑰红、核黄素及钌配合物。基于现有有限且异质性的临床数据，PDI在输血相关应用及PDT在黏膜皮肤应用中的安全性特征显示出良好前景，但仍需最终确证。 结论：光敏剂介导的PDI在体外表现出强效抗病毒活性，尤其对包膜病毒，其机制为对病毒组分的氧化损伤。然而，现有证据几乎全部处于临床前阶段，且当前证据不支持常规PDT作为系统性病毒血症的临床可行治疗手段；其最现实的抗病毒应用仍局限于局部可及的感染及离体病原体灭活。未来的体外循环或靶向光递送策略可能最终拓展这些边界，但尚无此类方法获得临床验证。针对特定适应证（尤其是离体血液制品净化及局部黏膜皮肤感染），有必要开展进一步的临床研究。

主体内容总结

引言

病毒感染持续对全球健康造成沉重负担，新发病原体的出现、反复流行的疫情以及传统抗病毒治疗耐药性的增加是主要驱动因素。尽管疫苗和抗病毒药物不断进步，HSV、HPV、HIV及SARS-CoV-2等病原体仍通过免疫逃逸和耐药机制持续挑战治疗策略，导致慢性或复发性感染。光动力灭活（PDI）和光动力治疗（PDT）已成为有前景的替代方案。两种模式均联合光敏剂（PS）、特定波长的光及分子氧，产生活性氧（ROS），对病毒的脂质、蛋白质和核酸——这些对感染性和复制至关重要的组分——造成氧化损伤。与作用于特定分子靶点的传统抗病毒药物不同，光敏剂介导的灭活采用多靶点氧化机制，理论上可降低耐药性产生的可能性。尽管PDI已针对细菌和真菌进行了广泛研究，但其抗病毒活性的证据仍分散于各种异质性的实验和临床报告中。

方法

本评价未在PROSPERO或其他注册库进行前瞻性注册。为减轻选择性报告偏倚，采取了多项策略：预先制定全面检索策略且不加修改地应用；所有合格性标准在筛选前已定义；两名独立评审员筛选所有记录并提取数据，分歧通过共识或第三方裁决解决；所有被排除的全文文献均在PRISMA流程图（图1）中记录具体原因；叙述性综合遵循SWiM报告指南。在PubMed、Scopus、Web of Science和Embase中进行了全面检索，纳入1990年1月至2026年4月间以英文发表的同行评议原始研究。检索策略将受控MeSH/Emtree术语与自由文本关键词通过布尔运算符组合，分为三组：干预组（光动力疗法、光化学疗法、光动力灭活等）、病原体组（病毒、HSV、HPV、HIV、流感、SARS-CoV-2等）及结局/情境组（抗病毒效应、病毒灭活、病毒载量降低等）。研究合格标准要求评估光敏剂介导的需光激活的抗病毒效应，排除不涉及光敏剂的直接UV-C照射、非光依赖性抗病毒机制及缺乏足够方法学细节的研究。数据由两名评审员使用标准化表格独立提取。鉴于研究间异质性显著，未进行定量荟萃分析，采用SWiM指南进行叙述性综合。质量评估采用与研究设计相适应的工具：随机对照试验采用Cochrane RoB 2工具，非随机临床研究采用ROBINS-I工具，体外及临床前研究采用根据OHAT偏倚风险工具改编的定制六域检查表。

结果

文献检索：通过数据库检索（n=211）和其他来源（n=31）共识别242条记录。去除62条重复后，180条记录经标题和摘要筛选，143条因不符合合格性标准被排除。37篇全文文献经详细评估，其中7篇被排除（2篇非原始研究、1篇研究设计不同、1篇缺乏病毒靶标、1篇与目标干预无关、1篇可提取数据不足、1篇采用无光敏剂的直接UV-C灭活）。最终纳入30项研究（22项体外/离体、4项动物、4项临床）。

研究异质性：30项纳入研究涵盖体外实验、体内动物研究及临床研究，涉及疱疹病毒、逆转录病毒、冠状病毒、黄病毒和水疱性口炎病毒等多个病毒科。光敏剂种类繁多，最常见的有亚甲蓝、卟啉及酞菁衍生物、玫瑰红、核黄素和姜黄素。光源在波长（从紫外到红光及可见光）、能量密度、辐照度和照射时长方面差异显著。实验模型包括细胞培养系统、血液制品、环境基质及临床病灶。由于病毒靶标、PDI/PDT方案和结局报告的显著异质性，定量数据合并不可行，结果采用叙述性综合。结果分为三类证据：A类（直接杀病毒/PDI研究，即细胞外病毒在悬液、血浆、红细胞浓缩液、精液、水、表面的体外灭活）、B类（离体病原体灭活，即用于输血或移植的血液制品和生物基质）和C类（局部临床PDT，即活体内病毒相关病灶或感染的治疗）。

病毒实体研究：纳入研究覆盖8个病毒科（疱疹病毒科、逆转录病毒科、冠状病毒科、黄病毒科、弹状病毒科、披膜病毒科、腺病毒科、呼肠孤病毒科）。

包膜病毒：HIV方面，七项研究评估了针对HIV的光基或光动力方法。早期机制研究确立亚甲蓝（MB）在1 μM浓度下经620–670 nm光激活，可在十分钟内实现HIV-1感染性超过6.3 log₁₀的减少，伴随gp120交联、p24结构改变、病毒RNA降解及逆转录酶活性完全抑制。MB光处理联合过滤可将细胞外HIV滴度从约10^6.2 TCID₅₀/0.1 mL降至检测限以下，并消除前病毒DNA。硅酞菁（Pc4）在红细胞浓缩液中于670–680 nm（18–40 J/cm2）条件下实现HIV≥5.5 log₁₀减少，且溶血率低于1%。疏水性玫瑰红酯类在520 nm（6 J/cm2）激活下对MT-4细胞中HIV复制具有亚纳摩尔EC₅₀值，活性与烷基链长度相关，对非包膜病毒无效，提示脂膜氧化损伤为主要机制。钌基光敏剂TLD-1433（525±25 nm，约45 J/cm2）在低纳摩尔浓度下实现HIV相关包膜病毒的多对数级减少，但在富含蛋白质的基质中疗效下降。临床转化方面，一项纳入12名健康志愿者的随机交叉试验接受MB处理血浆（627 nm，约0.13 J/cm2），未报告严重不良事件或显著实验室变化。

VSV方面，七项体外研究评估了光动力方法。经典光敏剂MB和铝酞菁四磺酸盐（AlPcS₄）可实现VSV感染性高达4.7 log的减少，光处理抑制低pH诱导的膜融合约43%。单线态氧被确定为病毒损伤的主要活性物种。Moor等人的研究比较了匹配能量密度下100与500 W/m2（10 vs. 50 mW/cm2）的照射，发现观察到的能量密度效应无法简单用氧耗竭解释，提示涉及光化学中间体的替代反应途径。双嘧达莫可保护红细胞免受AlPcS₄或二甲基亚甲蓝（DMMB）处理期间的氧化损伤，且对VSV灭活影响极小。DMMB联合奎纳克林在660 nm光照（1 J/cm2）下实现VSV超过5 log灭活，同时将溶血率从约20%降至5%。Pc4在红细胞浓缩液中于670–680 nm（18–40 J/cm2）实现VSV≥6.3 log₁₀减少，溶血率低于1%。

SARS及人类冠状病毒方面，三项体外研究直接检测了光敏剂介导的SARS相关冠状病毒灭活。疏水性玫瑰红烷基酯在520 nm、6 J/cm2条件下对SARS-CoV-2感染Vero细胞表现出亚纳摩尔有效浓度和极高的选择性指数，对非包膜病毒无活性。Sadraeian等人采用SARS-CoV-2刺突蛋白假型慢病毒颗粒比较254 nm UV-C与MB介导的PDI（660 nm），两种方法均在极低剂量下实现转导效率超过4 log₁₀的减少，联合处理显示协同抗病毒活性且呈氧依赖性。Coombs等人使用钌基TLD-1433在525 nm、45 J/cm2条件下处理人冠状病毒OC-43，在低纳摩尔浓度下实现快速多对数级减少，脂质过氧化被确定为主要作用机制，但在蛋白质丰富或浑浊基质中抗病毒性能下降。

疱疹病毒方面，Silva等人研究了阳离子乙烯基取代的中-四苯基卟啉对HSV-1的抗病毒活性，在630 nm、5 J/cm2条件下使用0.5–1 μM光敏剂实现超过99%的空斑减少，抗病毒效力与乙烯基取代基数量相关。临床方面，Raffaele等人报道了MB介导的PDT（660 nm LED，10 J/cm2）成功治疗一名HSV-1相关多形红斑患儿，病灶快速消退并在七天内完全临床缓解。Oliveira等人采用IgY抗体偶联锌四羧基酞菁对牛疱疹病毒1型（BoHV-1）进行靶向光灭活，在人工感染的牛精液中实现完全病毒灭活同时保持精子活力。Teles等人比较了多种卟啉衍生物对MDBK细胞中BoHV-1的作用，在5–20 J/cm2光照剂量下实现超过4 log₁₀的减少，两亲性光敏剂表现更优。Besselink等人评估了1,9-二甲基亚甲蓝在红细胞悬液中对伪狂犬病病毒（PRV）的灭活，在保持红细胞完整性的同时实现有效灭活。Ben-Hur等人报道Pc4在670–680 nm、18 J/cm2条件下实现红细胞浓缩液中PRV超过5 log₁₀的减少。

黄病毒和甲病毒方面，Rubekina等人评估了疏水性玫瑰红衍生物对基孔肯雅病毒（CHIKV）和寨卡病毒（ZIKV）的作用，在520 nm、6 J/cm2条件下观察到亚纳摩尔EC₅₀值。Coombs等人使用TLD-1433在525 nm、45 J/cm2条件下处理ZIKV悬液，实现快速病毒灭活。

非包膜病毒：呼肠孤病毒科方面，Romero-Maraccini等人证明核黄素联合模拟阳光可实现水和猪轮状病毒超过4 log的减少，累积能量密度最高达100 J/cm2。Coombs等人评估TLD-1433对悬浮于PBS中的哺乳动物正呼肠孤病毒（MRV）的作用，发现灭活需要微摩尔级光敏剂浓度和长达720 J/cm2的延长照射。腺病毒科方面，Coombs等人使用TLD-1433在525 nm光下评估腺病毒5型（Ad5）的光动力灭活，Ad5表现出显著抗性，需要45–720 J/cm2的上限照射范围及微摩尔级光敏剂浓度才能实现可测量的感染性减少。

临床研究：四项临床研究符合纳入标准，评估了PDT对局部病毒感染或病毒相关病灶的治疗。临床证据有限且异质，包括一项健康志愿者小规模安全性研究、一例儿科病例报告及少数局部病毒病灶或联合治疗研究。

偏倚风险评估：30项纳入研究的方法学质量采用与研究设计相适应的工具评估。总体而言，18项研究（60.0%）在六个域中至少四个域被评为低偏倚风险。最常见的局限性为光照参数报告不完整（n=10，33.3%）和结局评估缺乏盲法（n=14，46.7%）。排除高风险研究的敏感性分析未实质性改变关于包膜病毒更易感的主要结论。

相关非光动力方法：筛选过程中识别了不涉及光敏剂的直接UV-C灭活研究（如Alum等人）和非光依赖性抗病毒机制研究（如Lin等人），但这些不符合光敏剂介导PDI的合格标准，未纳入主要疗效综合。

讨论与结论

PDI在临床前模型中对包膜病毒（HIV、HSV、冠状病毒、VSV、黄病毒、甲病毒）表现出广谱抗病毒效力。初步临床安全性指标支持其在局部病灶和血液制品净化中的应用。主要局限性包括方案异质性和不适用于系统性病毒血症。包膜病毒始终比非包膜病毒对PDI更易感，但这一趋势不应被视为普遍规律，因为即使在包膜病毒中也观察到显著变异，部分非包膜病毒可通过衣壳蛋白或核酸损伤实现有效PDI。光敏剂定位、病毒结构可及性、基质组成、光敏剂聚集状态及处理条件可能与包膜状态同样重要。亚甲蓝在血浆和细胞培养中持续有效灭活HIV，常将病毒滴度降至可检测限以下。硅和铝酞菁、TLD-1433及玫瑰红衍生物在纳摩尔浓度下对VSV、SARS-CoV-2等包膜病毒实现超过4–6 log的减少。相比之下，非包膜病毒（如腺病毒、呼肠孤病毒）缺乏脂质靶标且具有致密蛋白衣壳，对氧化损伤更具抗性，需要更高的光敏剂浓度和光照剂量。PDI的抗病毒效力受有机物存在的强烈影响，血清蛋白、血浆组分、呼吸道分泌物中的黏蛋白及废水中的复杂有机负荷会竞争ROS，降低可用于病毒灭活的单线态氧有效浓度。光物理参数（包括能量密度效应、氧浓度及生物猝灭剂）从根本上决定PDI结局。PDI在人类血浆、红细胞浓缩液和精液等生物学相关模型中表现出良好安全性特征，细胞毒性低且对宿主组分功能影响最小。当前证据不支持常规PDT作为系统性病毒血症的临床可行治疗手段；其最现实的抗病毒应用仍局限于局部可及感染和离体病原体灭活。未来的体外循环或靶向光递送策略可能拓展这些边界，但尚无此类方法获得临床验证。